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JPH055620B2 - - Google Patents
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JPH055620B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH055620B2
JPH055620B2 JP59227196A JP22719684A JPH055620B2 JP H055620 B2 JPH055620 B2 JP H055620B2 JP 59227196 A JP59227196 A JP 59227196A JP 22719684 A JP22719684 A JP 22719684A JP H055620 B2 JPH055620 B2 JP H055620B2
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JP
Japan
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tool
signal
pseudo
sensor
breakage
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JP59227196A
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JPS61105462A (en
Inventor
Kyokazu Yoshimura
Kazuaki Ootsuka
Tetsuro Iwakiri
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Omron Corp
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Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は工作機械における工具の折損や異常を
切削加工及び折損時に発生するアコーステイツク
エミツシヨン(以下AEという)を利用して監視、
自動検出する工具折損検出装置に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] [Field of the Invention] The present invention is a method for monitoring tool breakage and abnormalities in machine tools using acoustic emission (hereinafter referred to as AE) that occurs during cutting and tool breakage.
This invention relates to a tool breakage detection device that automatically detects tool breakage.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は工具に対応した形状の取付部を有し、
折損時と同一レベルで且つ折損時に得られるAE
信号の周波数を含む擬似AE信号を発生する擬似
AE信号発生手段を工作機械の工具取付位置に取
付けると共に、工具支持部にAEセンサを設けて
いる。こうして取付けた擬似AE信号発生手段を
用いてAEセンサ感度を調整すれば、工具の折損
時にも擬似AE信号と同一の伝達経路によつてAE
信号が伝わるため、AEセンサの感度調整が確実
となり信頼性の高い工具折損検出装置とすること
ができる。
The present invention has a mounting portion with a shape corresponding to a tool,
AE obtained at the same level as when broken and when broken
Pseudo that generates a pseudo AE signal that includes the frequency of the signal
An AE signal generating means is attached to the tool mounting position of the machine tool, and an AE sensor is provided on the tool support. By adjusting the AE sensor sensitivity using the pseudo AE signal generation means installed in this way, even if the tool breaks, the AE will be generated through the same transmission path as the pseudo AE signal.
Since the signal is transmitted, the sensitivity of the AE sensor can be adjusted reliably, resulting in a highly reliable tool breakage detection device.

〔従来技術とその問題点〕 工作機械において工具を用いて加工対象(以下
ワークという)を切削加工する場合、何らかの原
因で工具が折損し又切屑のつまりを起こして異常
切削している場合がある。近年の工場自動化の進
展に伴いこのような工具の折損や異常切削を自動
的に検出することが強く要求されている。こうし
た工作機械の工具の折損を検出する一手法とし
て、従来より工作機械の工具やワークの近傍に
AEセンサを設け、そこから得られるAE信号に基
づいて工具の折損を検出する装置が提案されてい
る。
[Prior art and its problems] When cutting an object to be machined (hereinafter referred to as a workpiece) using a tool on a machine tool, the tool may break for some reason or become clogged with chips, resulting in abnormal cutting. . With the recent progress in factory automation, there is a strong demand for automatic detection of tool breakage and abnormal cutting. As a method for detecting breakage of tools in machine tools, conventional methods have been to
A device has been proposed that includes an AE sensor and detects tool breakage based on the AE signal obtained from the sensor.

しかしながら従来の工具折損検出装置によれ
ば、ワークの近傍にAEセンサが設けられるため
その取付位置によつてAE信号のレベルが大幅に
異なる。そのため従来の工具折損検出装置では
AEセンサの感度を工具の大きさに応じてあらか
じめ定められた標準値に設定し、個々の工作機械
の工具、AEセンサ間の減衰率を試行錯誤で補正
していた。しかるに工具の折損時のAE信号は折
損時にしか得られないのでAEセンサの取付位置
や取付状態の確認が難しく、工具の折損を確実に
検出することが困難であつた。更に工具の種類、
例えばドリル径を変更した時や回転速度等の切削
条件を異ならせたとき、更に形状材質の異なるワ
ーク毎にAE信号のレベルが異なるため、調整が
困難であり使い難く信頼性に問題があるという欠
点があつた。
However, according to the conventional tool breakage detection device, since the AE sensor is provided near the workpiece, the level of the AE signal varies greatly depending on the mounting position. Therefore, conventional tool breakage detection devices
The sensitivity of the AE sensor was set to a predetermined standard value depending on the size of the tool, and the attenuation rate between the tool and AE sensor of each machine tool was corrected through trial and error. However, since the AE signal when a tool breaks can only be obtained when the tool breaks, it is difficult to confirm the mounting position and mounting condition of the AE sensor, making it difficult to reliably detect tool breakage. Furthermore, the type of tools,
For example, when changing the drill diameter or cutting conditions such as rotation speed, the level of the AE signal differs for each workpiece with a different shape and material, making adjustment difficult, making it difficult to use, and causing reliability problems. There were flaws.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はこのような従来の工具折損検出装置の
問題点に鑑みてなされたものであつて、AEセン
サの感度をワークの形状や材質、表面状態に依存
することなく極めて容易に設定することができる
使い易い工具折損検出装置を提供することを目的
とする。
The present invention was made in view of the problems of the conventional tool breakage detection device, and it is possible to extremely easily set the sensitivity of the AE sensor without depending on the shape, material, or surface condition of the workpiece. The purpose of the present invention is to provide an easy-to-use tool breakage detection device.

〔発明の構成と効果〕[Structure and effects of the invention]

本発明は工作機械の工具支持部に設けられた
AEセンサを有し、工具の折損時に得られるAE信
号に基づいて折損を検出する工具折損検出装置で
あつて、工具の取付位置に取付けられる工具の形
状に対応した形状の取付部を有し、工具の折損時
に得られるAE信号の周波数を含み工具の種類に
応じた所定のレベルの擬似AE信号を発生する擬
似AE信号発生手段と、AEセンサの出力レベルを
表示する表示器と、AEセンサの感度を設定する
感度設定手段と、を具備し、該擬似AE信号発生
手段を工具の取付位置に取付けた際に得られる擬
似AE信号に基づいてAEセンサの感度を設定する
ことを特徴とするものである。
The present invention is provided in a tool support section of a machine tool.
A tool breakage detection device that has an AE sensor and detects breakage based on an AE signal obtained when a tool breaks, and has a mounting part with a shape corresponding to the shape of the tool attached to the tool mounting position, a pseudo AE signal generating means for generating a pseudo AE signal of a predetermined level according to the type of tool, including the frequency of the AE signal obtained when the tool breaks; a display for displaying the output level of the AE sensor; Sensitivity setting means for setting sensitivity, and setting the sensitivity of the AE sensor based on the pseudo AE signal obtained when the pseudo AE signal generating means is attached to the tool attachment position. It is.

このような特徴を有する本発明によれば、工作
機械による加工を行う前にあらかじめ擬似AE信
号発生手段により工具の折損時の擬似AE信号を
発生させてAEセンサの感度を調整することがで
きる。このとき工作機械の工具取付部に擬似AE
信号発生手段を設け、工具支持部にAEセンサを
設けるようにしている。従つて擬似AE信号発生
手段より擬似AE信号を発生させれば、工具の折
損時に伝わるAE信号と同一の伝達経路によつて
擬似AE信号がAEセンサに伝わる。このとき適正
な信号が得られるようにAEセンサの感度を調整
する。そうすれば極めて容易にAEセンサの取付
位置や感度を最適に調整することができる。
According to the present invention having such characteristics, the sensitivity of the AE sensor can be adjusted by generating a pseudo AE signal at the time of tool breakage using the pseudo AE signal generating means in advance before machining with a machine tool. At this time, pseudo AE is applied to the tool mounting part of the machine tool.
A signal generating means is provided, and an AE sensor is provided on the tool support. Therefore, if a pseudo AE signal is generated by the pseudo AE signal generating means, the pseudo AE signal is transmitted to the AE sensor through the same transmission path as the AE signal transmitted when the tool breaks. At this time, adjust the sensitivity of the AE sensor to obtain an appropriate signal. This makes it extremely easy to optimally adjust the mounting position and sensitivity of the AE sensor.

こうして調整を終えた後工具を取付ければ工具
の折損時には擬似AE信号と同一の経路によつて
AE信号がAEセンサに伝えられる。そのためワー
ク1の種類、形状や表面状態及び材質に影響され
ることはなく、工具からAEセンサまでのAE信号
の減衰等の影響を受けることもないので、工具の
折損検出の信頼性を大幅に向上させることが可能
となり使い易い工具折損検出装置とすることがで
きる。
If the tool is attached after completing the adjustment in this way, if the tool breaks, the pseudo AE signal will be sent along the same path as the pseudo AE signal.
The AE signal is transmitted to the AE sensor. Therefore, it is not affected by the type, shape, surface condition, or material of the workpiece 1, nor is it affected by the attenuation of the AE signal from the tool to the AE sensor, greatly improving the reliability of tool breakage detection. This makes it possible to provide a tool breakage detection device that is easy to use.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

第1図は本発明による工具折損検出装置の一実
施例を示すブロツク図である。本実施例はボール
盤に取付けられた状態を示すものであつて、ワー
ク1はボール盤のベース2上に固定されており上
部よりドリル支持部3にドリルを取付けてワーク
に開口が設けられる。ここでワークに切削を行う
前にドリル支持部3のドリル取付位置に擬似AE
信号発生器4が取付けられる。擬似AE信号発生
器4は後述するように工具の折損時のAE出力波
形と相似で、且つ同一パワースペクトル分布を持
つ擬似AE信号を発生するものである。そしてド
リル支持部3の側面には図示のようにAEセンサ
5が設けられる。AEセンサ5はドリル等の工具
からのAE信号や擬似AE信号発生器4からのAE
信号を検出する広帯域のAEセンサであつて、そ
の出力はアナログスイツチ6に与えられる。アナ
ログスイツチ6は外部の出力によつてアナログス
信号を断続するもので、その出力は増幅器7に与
えられる。増幅器7は可変抵抗器8の調整により
増幅率を任意に設定することができる増幅器であ
つて、その出力を二つのバンドパスフイルタ9,
10及び切削レベル表示器11に与えるものであ
る。バンドパスフイルタ9は中心周波数300KHz、
バンドパスフイルタ10は中心周波数50KHzのフ
イルタであつて、夫々の中心周波数付近の信号の
みを次段の検波器12,13に伝える。検波器1
2,13は夫々その入力信号を検波し振幅に応じ
た出力を得るものであつて、検波器12の出力は
微分回路14に、検波器12,13の出力は夫々
比較器15に与えられる。これらのバンドパスフ
イルタ9,10、検波器12,13及び比較器1
5により折損時のAE信号を識別する周波数識別
手段を形成している。微分回路14は入力信号の
急峻な変化分のみを次段のレベル判定器16及び
折損・異常レベル表示器17に伝える。レベル判
定器16は所定の基準レベルと入力信号とを比較
するものであり、入力信号が大きければ出力を折
損検出回路18と異常切削検出回路19に伝え
る。又比較器15は検波器12,13の出力を比
較し、検波器12の出力が大きい場合にのみ出力
を折損検出回路18に伝える。折損検出回路18
はこれらの入力の論理積をとつて工具の折損を検
出する論理回路であつて、検出信号によつてアナ
ログスイツチ6を閉成すると共に出力回路20を
介して外部に出力する。又異常切削検出回路19
はレベル判定器16の出力に基づいて異常切削を
検出するものであつて、その出力を出力回路21
を介して外部に伝えるものである。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a tool breakage detection device according to the present invention. This embodiment shows a state in which the workpiece 1 is attached to a drilling machine, and a workpiece 1 is fixed on a base 2 of the drilling machine, and a drill is attached to a drill support part 3 from above to provide an opening in the workpiece. Here, before cutting the workpiece, simulate AE at the drill mounting position of the drill support part 3.
A signal generator 4 is attached. As will be described later, the pseudo AE signal generator 4 generates a pseudo AE signal that is similar to the AE output waveform when the tool breaks and has the same power spectrum distribution. An AE sensor 5 is provided on the side surface of the drill support portion 3 as shown in the figure. The AE sensor 5 receives AE signals from tools such as drills and AE from the pseudo AE signal generator 4.
It is a wideband AE sensor that detects signals, and its output is given to the analog switch 6. The analog switch 6 connects and cuts the analog signal using an external output, and its output is applied to the amplifier 7. The amplifier 7 is an amplifier whose amplification factor can be arbitrarily set by adjusting a variable resistor 8, and its output is passed through two bandpass filters 9,
10 and the cutting level indicator 11. Bandpass filter 9 has a center frequency of 300KHz.
The bandpass filter 10 is a filter with a center frequency of 50 KHz, and transmits only signals near the respective center frequencies to the next-stage detectors 12 and 13. Detector 1
Reference numerals 2 and 13 each detect the input signal and obtain an output corresponding to the amplitude.The output of the detector 12 is applied to a differentiating circuit 14, and the outputs of the detectors 12 and 13 are applied to a comparator 15, respectively. These bandpass filters 9, 10, detectors 12, 13, and comparator 1
5 forms a frequency identification means for identifying the AE signal at the time of breakage. The differentiating circuit 14 transmits only the steep changes in the input signal to the next stage level determiner 16 and breakage/abnormal level indicator 17. The level determiner 16 compares the input signal with a predetermined reference level, and if the input signal is large, transmits the output to the breakage detection circuit 18 and the abnormal cutting detection circuit 19. Further, the comparator 15 compares the outputs of the wave detectors 12 and 13, and transmits the output to the breakage detection circuit 18 only when the output of the wave detector 12 is large. Breakage detection circuit 18
is a logic circuit which calculates the AND of these inputs to detect tool breakage, and closes the analog switch 6 based on the detection signal and outputs the signal to the outside via the output circuit 20. Also, abnormal cutting detection circuit 19
detects abnormal cutting based on the output of the level determiner 16, and outputs the output to the output circuit 21.
The information is communicated to the outside through the .

第2図は擬似AE信号発生器4の一例を示す断
面図であり、第3図はその電気的構成を示すブロ
ツク図である。これらの図において擬似AE信号
発生器4の筐体30内には、バツテリー31が設
けられている。又その側部には発生するAE信号
のレベルを選択する選択スイツチ32が設けられ
ており、そのスイツチ出力と電源とが駆動回路3
3に加えられる。駆動回路33は第3図に示すよ
うに所定のタイミングで方形波のクロツク信号を
発生するクロツク発生器34とその出力を微分す
る微分回路35が設けられる。微分回路35は略
三角波状の出力を発生させるものであり、その出
力は乗算器36に与えられる。又駆動回路33は
一様な周波数分布を有するホワイトノイズを発生
するノイズ発生器37と、そのノイズ出力から周
波数300KHz付近の信号のみを取出すバンドパス
フイルタ38が設けられており、バンドパスフイ
ルタ38の出力と微分回路35の出力が乗算器3
6によつて乗算される。そうすれば乗算器36よ
り微分回路35の微分出力が包絡線となつた擬似
AE信号が発生する。乗算器36の出力は増幅器
39によりレベル選択スイツチ32によつて選択
された増幅率で増幅される。そしてその増幅出力
はケース30の内面上部に貼付けられた圧電素子
40に与えられる。圧電素子40は与えられた電
気信号をそれに対応する機械振動に変換するもの
であつて、擬似AE信号を工作機械の工具支持部
に伝えるものである。擬似AE信号発生器4のケ
ース30の上部はAE信号を容易に伝達する金属
部材が用いられており、その上部は使用されるド
リル径に対応して一定の径を有する円筒部材41
を上方に突出させるようにしている。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of the pseudo AE signal generator 4, and FIG. 3 is a block diagram showing its electrical configuration. In these figures, a battery 31 is provided inside a casing 30 of the pseudo AE signal generator 4. Further, a selection switch 32 for selecting the level of the generated AE signal is provided on the side thereof, and the output of the switch and the power supply are connected to the drive circuit 3.
Added to 3. As shown in FIG. 3, the drive circuit 33 is provided with a clock generator 34 which generates a square wave clock signal at a predetermined timing, and a differentiation circuit 35 which differentiates the output thereof. The differentiating circuit 35 generates a substantially triangular waveform output, and the output is given to a multiplier 36. Further, the drive circuit 33 is provided with a noise generator 37 that generates white noise having a uniform frequency distribution, and a bandpass filter 38 that extracts only signals with a frequency of around 300 KHz from the noise output. The output and the output of the differentiating circuit 35 are connected to the multiplier 3
Multiplied by 6. By doing so, the multiplier 36 generates a pseudo
AE signal is generated. The output of the multiplier 36 is amplified by an amplifier 39 with an amplification factor selected by the level selection switch 32. The amplified output is then given to a piezoelectric element 40 attached to the upper inner surface of the case 30. The piezoelectric element 40 converts a given electrical signal into a corresponding mechanical vibration, and transmits a pseudo AE signal to the tool support of the machine tool. The upper part of the case 30 of the pseudo AE signal generator 4 is made of a metal member that easily transmits the AE signal, and the upper part is made of a cylindrical member 41 having a constant diameter corresponding to the drill diameter used.
is made to protrude upward.

第4図は類似AE信号発生器4を工具支持部に
取付けた状態を示す部分断面図である。本図にお
いて工具支持部3は主軸51が図示しないベアリ
ング部によつて回転自在に保持されており、その
主軸51の先端にドリルを取付けるチヤツク52
が設けられる。通常チヤツク52の先端には所望
の径のドリルが取付けられるが、この工具折損検
出装置を動作させる際にはまずAEセンサ5の感
度調整のためにドリルの取付位置に前述した擬似
AE信号発生器4の上部円筒部材41を固定する。
AEセンサ5は図示のように工具支持部3の側面
に取付けるものとする。
FIG. 4 is a partial sectional view showing the similar AE signal generator 4 attached to the tool support. In this figure, the tool support part 3 has a main shaft 51 rotatably held by a bearing part (not shown), and a chuck 52 for attaching a drill to the tip of the main shaft 51.
is provided. Normally, a drill of a desired diameter is attached to the tip of the chuck 52, but when operating this tool breakage detection device, the above-mentioned pseudo
The upper cylindrical member 41 of the AE signal generator 4 is fixed.
It is assumed that the AE sensor 5 is attached to the side surface of the tool support section 3 as shown in the figure.

次に本実施例の工具折損検出装置を工作機械に
設置する際の操作について説明する。まず擬似
AE信号発生器4をチヤツク52に取付けた後用
いる工具の種類、例えばドリル径に応じてレベル
設定スイツチ32を操作して擬似AE信号レベル
を設定する。そして擬似AE信号発生器4を動作
させた後工作機械を駆動する。擬似AE信号発生
器4は内部にバツテリー31を有しているので、
外部から電力を供給することなく動作する。従つ
て主軸51を回転させれば実際の工具の動作状態
に近い状態で擬似AE信号を得ることができる。
このときAE信号を増幅する増幅器7の可変抵抗
器8によつて切削レベル表示器11の表示が所定
レベルとなるようにその増幅率を調整する。これ
を使用する工具毎に設定すれば、AEセンサ5の
感度、即ち増幅器7の出力が一定レベルとなるよ
うに調整することが可能となる。このとき擬似
AE信号は主軸51から工具支持部3を通つてAE
センサ5に伝えられるが、チヤツク52にドリル
を取付けた際にもドリルの折損時に同一の伝達経
路によつてAE信号が伝わるので、ワークの形状
や材質に影響されることがない。従つて工具の折
損時には擬似AE信号のAE出力と同一レベルの信
号が信号処理部に伝えられる。
Next, the operation when installing the tool breakage detection device of this embodiment in a machine tool will be explained. First, pseudo
After attaching the AE signal generator 4 to the chuck 52, the level setting switch 32 is operated to set a pseudo AE signal level according to the type of tool used, for example, the drill diameter. After operating the pseudo AE signal generator 4, the machine tool is driven. Since the pseudo AE signal generator 4 has a battery 31 inside,
Operates without external power supply. Therefore, by rotating the main shaft 51, a pseudo AE signal can be obtained in a state close to the actual operating state of the tool.
At this time, the amplification factor is adjusted by the variable resistor 8 of the amplifier 7 that amplifies the AE signal so that the display on the cutting level indicator 11 becomes a predetermined level. By setting this for each tool used, it becomes possible to adjust the sensitivity of the AE sensor 5, that is, the output of the amplifier 7, to a constant level. At this time, pseudo
The AE signal is transmitted from the spindle 51 through the tool support 3.
The AE signal is transmitted to the sensor 5, but even when a drill is attached to the chuck 52, the AE signal is transmitted through the same transmission path when the drill breaks, so it is not affected by the shape or material of the workpiece. Therefore, when the tool breaks, a signal of the same level as the AE output of the pseudo AE signal is transmitted to the signal processing section.

さて通常の切削加工時にAEセンサ5より与え
られるAE信号のパワースペクトルの分布は第5
図の曲線bに示すように周波数50KHz付近に集中
しており、それより高い周波数領域では単調に減
衰する分布となつている。。又多くの実験より知
られるように工具の折損時のパワースペクトルの
分布は第5図の曲線aにより表され、周波数
300KHz付近にピークを持つことが明らかとなつ
ている。これは信号源が機械的振動を原因とする
ものでなく、工具の非可塑性破壊時に生じる超音
波特有の現象が起こるためと考えられる。従つて
二つのバンドパスフイルタ9,10により夫々の
周波数成分付近のAE信号のみを取出して検波器
12,13により検波し、その出力レベルを比較
すれば通常時と工具折損時とを明確に識別するこ
とが可能である。即ち通常の切削時には周波数
50KHz付近のAE信号のパワーが周波数周波数
300KHz付近のパワーより大きく、工具の折損時
には300KHz付近のパワーが周波数50KHz付近の
パワーより大きいからである。比較器15はこれ
らの出力を比較して工具の折損時にのみ信号を折
損検出回路18に与えている。
Now, the distribution of the power spectrum of the AE signal given by the AE sensor 5 during normal cutting is the fifth
As shown by curve b in the figure, it is concentrated around the frequency of 50 KHz, and the distribution is monotonically attenuated in the higher frequency range. . Furthermore, as is known from many experiments, the power spectrum distribution when a tool breaks is represented by curve a in Figure 5, and the frequency
It has become clear that it has a peak around 300KHz. This is considered to be because the signal source is not caused by mechanical vibration, but a phenomenon peculiar to ultrasonic waves that occurs during non-plastic fracture of a tool occurs. Therefore, by extracting only the AE signals near the respective frequency components using the two bandpass filters 9 and 10 and detecting them using the detectors 12 and 13, and comparing the output levels, it is possible to clearly distinguish between normal conditions and tool breakage. It is possible to do so. In other words, during normal cutting, the frequency
The power of the AE signal around 50KHz is the frequency
This is because the power around 300KHz is higher than the power around 300KHz, and when the tool breaks, the power around 300KHz is higher than the power around 50KHz. The comparator 15 compares these outputs and provides a signal to the breakage detection circuit 18 only when the tool breaks.

一方切削加工時に生じる切屑と工具ワークとの
接触や摩擦によつて第5図の曲線aで示されるパ
ワースペクトル分布と似た信号が発生する場合が
ある。この場合にはバンドパスフイルタ9,10
の中心周波数やQの値、及び比較器15のスレツ
シユホールドレベル等を適切に設定しても切屑と
工具やワークの接触、摩擦による信号を工具の折
損信号と誤つて判断することがある。従つて本実
施例においては工具の折損時に見られるAE信号
の時間領域の波形にも着目し、これらの信号を分
離している。即ち工具の折損時に得られるAE信
号波形は第6図aに示すように折損時に鋭い立上
りを有する信号となつており、一方切屑と工具や
ワークの接触、摩擦によつて発生するAE信号は
第6図bに示すように鋭い立上りを示さず所定期
間信号が継続する波形となつている。従つて第1
図のブロツク図に示すように検波器12の出力を
微分回路14に与え、折損時等の急峻な信号のみ
を分離してレベル判定器16に与える。そしてそ
の入力レベルを所定の基準値と比較し、急峻な立
上りのAE信号が得られたときにレベル判定器1
6より折損検出回路18に信号を与える。折損検
出回路18はこれらの論理積信号によつて工具の
折損を検出する。このように周波数領域の折損検
出と時間領域の折損検出の両者を組み合わせるこ
とによつて確実に工具の折損のみを検出すること
が可能となる。
On the other hand, a signal similar to the power spectrum distribution shown by curve a in FIG. 5 may be generated due to contact or friction between chips and the tool workpiece during cutting. In this case, bandpass filters 9, 10
Even if the center frequency and Q value of , the threshold level of the comparator 15, etc. are set appropriately, a signal caused by contact or friction between chips and a tool or workpiece may be mistakenly determined to be a tool breakage signal. Therefore, in this embodiment, attention is also paid to the time-domain waveform of the AE signal seen when the tool breaks, and these signals are separated. In other words, the AE signal waveform obtained when the tool breaks is a signal with a sharp rise as shown in Figure 6a, while the AE signal generated by contact and friction between chips and the tool or workpiece has a sharp rise. As shown in FIG. 6b, the waveform does not show a sharp rise and continues for a predetermined period of time. Therefore, the first
As shown in the block diagram, the output of the detector 12 is applied to a differentiating circuit 14, and only steep signals such as those caused by breakage are separated and applied to a level determiner 16. Then, the input level is compared with a predetermined reference value, and when an AE signal with a steep rise is obtained, the level judger 1
6 gives a signal to the breakage detection circuit 18. The breakage detection circuit 18 detects tool breakage based on these AND signals. In this way, by combining both frequency domain breakage detection and time domain breakage detection, it is possible to reliably detect only tool breakage.

このようにして工具の折損のみを検出すれば出
力回路19より折損出力を与えると共に、アナロ
グスイツチ6をオフとして以後AE信号を増幅器
7に伝えないようにしている。これは工具の折損
後に発生する折損した工具とワークとの異常接触
や摩擦により発生する大きなAE信号を更に折損
と判定しないようにするためである。又第1図の
ブロツク図に示すように増幅器7の出力をそのま
ま切削レベル表示器11により表示し切削レベル
を示しており、更に切屑とワークとの異常な接触
摩擦状態を工具の折損、通常の加工信号として分
離することが可能である。レベル判定器16の出
力により異常切削検出器19を介して出力回路2
2より異常切削出力を外部に与えているので、異
常切削を同時に検出することも可能となる。
In this way, if only a breakage of the tool is detected, the output circuit 19 provides a breakage output, and the analog switch 6 is turned off so that no AE signal is transmitted to the amplifier 7 thereafter. This is to prevent a large AE signal generated due to abnormal contact or friction between the broken tool and the workpiece that occurs after the tool breaks from being further determined as a breakage. In addition, as shown in the block diagram of Fig. 1, the output of the amplifier 7 is directly displayed on a cutting level indicator 11 to indicate the cutting level, and furthermore, abnormal contact friction between chips and the workpiece can be detected by tool breakage or normal cutting. It is possible to separate it as a processed signal. The output circuit 2 is outputted from the level determiner 16 via the abnormal cutting detector 19.
Since the abnormal cutting output is given to the outside from 2, it is also possible to detect abnormal cutting at the same time.

尚本実施例は擬似AE信号発生器にレベル設定
用のスイツチを設け、工具の種類に応じて設定ス
イツチを適宜設定することによつて基準レベルの
擬似AE信号を発生するようにしているが、各工
具の種類毎に所定レベルを有する擬似AE信号発
生器を用いることも可能である。
In this embodiment, the pseudo AE signal generator is provided with a level setting switch, and by setting the setting switch appropriately according to the type of tool, a pseudo AE signal at a reference level is generated. It is also possible to use a pseudo AE signal generator having a predetermined level for each type of tool.

又本実施例はボール盤のドリル折損検出装置に
ついて説明しているが、本発明は他の工作機械、
例えば旋盤やフライス盤等の種々の工作機械に適
用することが可能である。
Further, although this embodiment describes a drill breakage detection device for a drilling machine, the present invention can also be applied to other machine tools,
For example, it can be applied to various machine tools such as lathes and milling machines.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による工具折損検出装置の一実
施例を示すブロツク図、第2図は本実施例による
擬似AE信号発生器4の断面図、第3図はその電
気的構成を示すブロツク図、第4図は擬似AE信
号発生器4とAEセンサ5とを工作機械に取付け
た状態を示す側面図、第5図はAEセンサ5より
得られるAE信号のパワースペクトルを示す図、
第6図aは工具折損時に得られるAE信号波形、
第6図bは切屑が生じる場合に得られるAE信号
波形を示す図である。 1……ワーク、2……ドリル、3……工具支持
部、4……擬似AE信号発生器、5……AEセン
サ、7……アナログスイツチ、7……増幅器、
9,10……バンドパスフイルタ、12,13…
…検波器、14……微分回路、15……比較器、
16……レベル判定器、18……折損検出回路、
20,21……出力回路、30……ケース、31
……バツテリー、32……レベル設定スイツチ、
33……駆動回路、40……圧電素子。
Fig. 1 is a block diagram showing one embodiment of the tool breakage detection device according to the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the pseudo AE signal generator 4 according to the present embodiment, and Fig. 3 is a block diagram showing its electrical configuration. , FIG. 4 is a side view showing the state in which the pseudo AE signal generator 4 and the AE sensor 5 are attached to the machine tool, and FIG. 5 is a diagram showing the power spectrum of the AE signal obtained from the AE sensor 5.
Figure 6a shows the AE signal waveform obtained when the tool breaks.
FIG. 6b is a diagram showing an AE signal waveform obtained when chips are generated. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Workpiece, 2... Drill, 3... Tool support part, 4... Pseudo AE signal generator, 5... AE sensor, 7... Analog switch, 7... Amplifier,
9, 10...Band pass filter, 12, 13...
...Detector, 14...Differential circuit, 15...Comparator,
16...Level judger, 18...Breakage detection circuit,
20, 21... Output circuit, 30... Case, 31
...Battery, 32...Level setting switch,
33... Drive circuit, 40... Piezoelectric element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 工作機械の工具支持部に設けられたAEセン
サを有し、工具の折損時に得られるAE信号に基
づいて折損を検出する工具折損検出装置におい
て、 工具の取付位置に取付られる工具の形状に対応
した形状の取付部を有し、工具の折損時に得られ
るAE信号の周波数を含み工具の種類に応じた所
定のレベルの擬似AE信号を発生する擬似AE信号
発生手段と、 前記AEセンサの出力レベルを表示する表示器
と、 前記AEセンサの感度を設定する感度設定手段
と、を具備し、 該擬似AE信号発生手段を工具の取付位置に取
付けた際に得られる擬似AE信号に基づいて前記
AEセンサの感度を設定することを特徴とする工
具折損検出装置。 2 前記擬似AE信号発生手段は、内部に電源を
有し工作機械の駆動時に擬似AE信号を発生する
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の工具折損検出装置。 3 前記擬似AE信号発生手段は、工具の種類に
応じたAE信号レベルを設定するレベル設定手段
を有するものであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の工具折損検出装置。
[Scope of Claims] 1. A tool breakage detection device that has an AE sensor provided on a tool support of a machine tool and detects breakage based on an AE signal obtained when a tool breaks, which is installed at a tool mounting position. a pseudo AE signal generating means, which has a mounting portion having a shape corresponding to the shape of the tool to be broken, and generates a pseudo AE signal of a predetermined level according to the type of the tool, including the frequency of the AE signal obtained when the tool breaks; A display device for displaying the output level of the AE sensor, and a sensitivity setting means for setting the sensitivity of the AE sensor, and a pseudo AE signal obtained when the pseudo AE signal generating means is installed at a tool mounting position. Based on the signal
A tool breakage detection device characterized by setting the sensitivity of an AE sensor. 2. Claim 1, wherein the pseudo AE signal generating means has an internal power supply and generates a pseudo AE signal when the machine tool is driven.
The tool breakage detection device described in section. 3. The tool breakage detection device according to claim 1, wherein the pseudo AE signal generating means includes level setting means for setting an AE signal level according to the type of tool.
JP59227196A 1984-05-18 1984-10-29 Tool breakage detecting device Granted JPS61105462A (en)

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